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无线接入网关终端保持接入设计与实现

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(10)家乡代理转发移动IPv4注册响应消息给外地代理。

(11)移动IPv4注册响应消息被转发至终端。

至此终端注册完成。

2.2 PMIP模式

如图3所示,在最新的WiMax Stage2中定义的Proxy Mobile IPv4模式下的终端连接建立流程如下：

(1)接入初始阶段：包括用户预附着、接入认证、附着、数据通道的建立和初始业务流的建立。此阶段完成用户的认证策略协商、用户的初始认证鉴权以及用户注册信息的协商存储。

终端所属的家乡AAA服务器会通过接入认证消息下发家乡代理地址、认证授权相关密钥、Proxy Mobile IPv4连接建立相关密钥以及DHCP服务器地址。

图3中：

(2)~(12)为IP地址分配以及移动IP注册阶段：在成功鉴权和授权以及BS与ASN之间建立数据链路之后，终端会通新建立的数据链路发送一个DHCP discover消息。在Stage 2/3中提供了两种PMIP4模式:DHCP Proxy和DHCP Relay。如果是DHCP Relay模式,则DHCP代理服务器根据终端的标识符将其DHCP discover消息转发至相应的DHCP服务器；如果是DHCP Proxy模式,则DHCP代理服务器将会直接给终端返回家乡地址及相关IP配置信息。

对于既支持PMIP4模式又支持CMIP4模式的接入业务网络，其中的DHCP代理服务器需要通过一个R3_Mobility_Context消息通知网络特定的相关功能实体(例如专门存放终端相关信息的服务器)终端的R3移动模式为DHCP代理服务器选定的R3移动模式。对于仅仅支持PMIP4模式的接入业务网络，此步骤可以省略。

当PMIP代理客户端收到终端的家乡地址后，PMIP代理客户端会向外地代理发送一个移动IPv4注册消息并且在最后的DHCP消息交互之前完成移动IPv4注册。移动IPv4注册消息包含以下信息：

①终端的家乡地址：该家乡地址可能由前面步骤所获取DHCP服务器分配，也可能在接入认证完成后由AAA服务器下发。

②转交地址：一般为外地代理的IP地址。

③安全相关信息。

在连接建立流程的最后阶段，终端最终获取了其家乡地址并且在家乡代理上进行了移动IPv4注册。

(13)~(15)为DHCP应答阶段：当移动IPv4注册完成之后，PMIP Client把 MIP注册的结果通知给DHCP relay,DHCP relay把MIP 注册的结果封装到request中发送给DHCP server。选定的DHCP server回复DHCP Ack消息。DHCP relay中继DHCP Ack消息给BS。BS发送DHCP Ack消息给MS,DHCP Ack消息才会伴随着家乡地址发送给终端。

综上所述，MS接入时，可采用以下几种方式获得IP地址：(1)AGW承担DHCP proxy,为MS分配IP地址；(2)AGW承担DHCP relay 的功能，通过DHCP server为MS获得IP地址。在MS下线后，AGW释放该MS所占用的资源,此时与MS相关的连接信息及资源已经被释放。此时若该MS再次接入时，就有可能获得与断开连接前不同的IP地址。若为AGW承担DHCP proxy为MS动态分配IP地址的情况，AGW每次为MS分配一个动态的IP地址，这样终端MS 在两次接入过程中，得到的IP地址也是不同的。这种情况对MS所进行的相关业务，会因为IP地址的改变造成业务中断。例如：①在MS瞬断的情况下，会选择重新接入，此时若分配到一个与断开连接前不同的IP地址，MS的业务也将中断;②BS错误诊断MS掉网时，BS发起MS退网通知给AGW，此时AGW删除了与MS相关的资源，MS需重新注册、重新开始数据业务。

3 设计与实现

针对以上情况，本文提出了一种减少接入时延的方案,接入网关AGW的MS_STATE模块在终端入网时负责存储终端MS所获得的IP地址和相关的配置信息,当MS掉网时，在适当的时间内对此信息继续保存不予删除。当用户在短时间内再次接入时，AGW则将保存的IP地址和配置信息一同发给终端MS,终端接收到此信息后使用相同的IP地址和相关信息继续进行数据业务流传输。若超出时限，MS_STATE删除相关信息资源并通知其他功能实体MS退网。

3.1 系统组成

此方案是基于WiMax无线接入网关实现的。整个网关系统设计架构可以分为控制平面(信令处理部分)和数据平面(业务数据处理部分)。系统功能结构如图4所示。控制平面根据WiMax定义的信令类型可以分为：MS_STATE模块、数据通道模块、PMIP Client模块、FA模块、认证密钥模块。数据平面可以分为WiMax数据通道模块、用户过滤和数据采集模块(内核空间)。数据平面中，WiMax数据通道以内核模块的方式加载，针对每个终端都有一条隧道。图中各实体功能及外部接口描述如下： (1)MS_STATE模块：维护MS状态信息表。负责终端的状态消息处理，主要包括终端在进入网络时的预附着、附着、终端授权策略的协商等；终端切换时，负责终端相关信息的更新；网络退出时根据接入网关所处的角色，判断是否执行退网，并提供网络退出函数接口或者调用相关函数接口释放资源。